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作者：保罗·比尔曼和塔米·里特诺。 比尔曼是冈德环境研究所研究员、佛蒙特大学自然资源与环境科学教授。 Rittenour 是犹他州立大学地球科学教授兼发光实验室主任。 最初发表于《对话》。
大约40万年前，格陵兰岛的大部分地区都没有冰。 岛上西北高地的灌木丛生的苔原沐浴在阳光下。 有证据表明，格陵兰岛南部覆盖着一片云杉林，昆虫嗡嗡作响。 当时的全球海平面要高得多，比今天的海平面高出 20 到 40 英尺。 在世界各地，今天数亿人居住的土地都被水淹没了。
科学家们早就知道格陵兰冰盖在过去几百万年的某个时刻大部分消失了，但不知道确切的时间。
在《科学》杂志上的一项新研究中，我们利用冷战期间从格陵兰冰盖近一英里厚的部分下方提取的冻土确定了这一日期。
这个时间点——大约 416,000 年前，基本上无冰的条件持续了长达 14,000 年——非常重要。 当时，地球及其早期人类正在经历自 250 万年前冰盖首次覆盖高纬度地区以来最长的间冰期之一。
自然变暖的持续时间、幅度和影响可以帮助我们了解现代人类现在为未来创造的地球。
冰下保存完好的世界
1966年7月，美国科学家和美国陆军工程师完成了历时六年的格陵兰冰盖钻探工作。 钻探在世纪营进行，这是军方最不寻常的基地之一——它是核动力的，由一系列在格陵兰冰盖上挖掘的隧道组成。
钻探地点位于格陵兰岛西北部，距海岸 138 英里，冰层厚度达 4,560 英尺。 到达冰层底部后，团队继续向下方冰冻的岩石土壤中钻探 12 英尺。
在美国陆军工程兵团寒冷地区研究与工程实验室工作的乔治·林克莱特正在世纪营科学壕中检查一块冰芯。 该基地于 1967 年关闭。美国陆军照片
1969 年，地球物理学家威利·丹斯加德 (Willi Dansgaard) 对世纪营冰芯的分析首次揭示了过去 125,000 年来地球气候如何发生巨大变化的细节。 冰层迅速扩张的寒冷冰川期被冰层融化和海平面上升的温暖间冰期所取代，淹没了世界各地的沿海地区。
近 30 年来，科学家们很少关注世纪营 12 英尺的冻土。 一项研究分析了卵石，以了解冰盖下方的基岩。 另一位有趣的人提出，冻土保留了比现在温暖的时代的证据。 但由于无法确定这些材料的年代，很少有人关注这些研究。 到了 20 世纪 90 年代，冻土核心已经消失。
几年前，我们的丹麦同事发现了深埋在哥本哈根冰柜中的流失土壤，我们组建了一个国际团队来分析这个独特的冰冻气候档案。
在最上面的样本中，我们发现了保存完好的植物化石——这有力地证明了世纪营地下方的土地在过去的某个时候曾经是无冰的——但是什么时候呢？
左边是保存完好的超过 40 万年历史的苔藓化石，右边是在格陵兰冰盖下方的土壤核心中发现的莎草种子，有助于讲述冰层消失后那里生活着的生物的故事。 哈雷·马斯特罗/佛蒙特大学
约会古老的岩石、树枝和泥土
使用从沉积物核心中心切下的样本，并在黑暗中进行准备和分析，以便该材料保留了其最后一次暴露在阳光下的准确记忆，我们现在知道，覆盖格陵兰岛西北部的冰盖（今天厚近一英里）在气候科学家称为 MIS 11 的延长自然温暖时期（424,000 至 374,000 年前）消失了。
Camp Century 冰下沉积物核心的最上面样本讲述了 416,000 年前格陵兰岛消失的冰和苔原生命的故事。 安德鲁·克里斯特/佛蒙特大学
为了更准确地确定冰盖融化的时间，我们中的一位名叫塔米·里特诺（Tammy Rittenour）的人使用了一种称为发光测年的技术。
随着时间的推移，矿物质会随着铀、钍和钾等放射性元素的衰变而积累能量并释放辐射。 沉积物埋藏的时间越长，被捕获的电子累积的辐射就越多。
在实验室中，专门的仪器测量这些矿物质以光的形式释放的微小能量。 该信号可用于计算颗粒被埋藏的时间，因为最后一次暴露在阳光下会释放被捕获的能量。
佛蒙特大学的保罗·比尔曼实验室使用铝和铍的稀有放射性同位素，以不同的方式测定了样本最后一次接近地表的时间。
当远离太阳系的宇宙射线撞击地球上的岩石时，这些同位素就形成了。 每种同位素都有不同的半衰期，这意味着它在埋藏时以不同的速率衰变。
通过测量同一样本中的两种同位素，冰川地质学家 Drew Christ 能够确定融化的冰在不到 14,000 年的时间内使陆地表面的沉积物暴露出来。
本杰明·凯斯林 (Benjamin Keisling) 建立的冰盖模型现在融入了我们的新知识，即 416,000 年前世纪营是无冰的，表明格陵兰岛的冰盖当时肯定已经大幅缩小。
模型结果显示了 416,000 年前世纪营无冰时格陵兰冰盖可能缩小的范围。 SLE 是相当于融化冰的海平面，以米为单位。 经 AJ Christ 等人许可转载，Science 381:6655 (2023)
在此期间，岛屿大部分地区的冰层边缘至少后退了数十至数百英里。 与今天相比，融冰产生的水使全球海平面上升了至少 5 英尺，甚至可能高达 20 英尺。
对未来的警告
格陵兰岛冰盖下古老的冻土警告着前方的麻烦。
在 MIS 11 间冰期期间，地球温暖，冰盖仅限于高纬度地区，就像今天一样。 大约三万年来，大气中的二氧化碳含量一直保持在百万分之 265 至 280 之间。 由于地球绕太阳轨道的形状对到达北极的太阳辐射的影响，MIS 11 比大多数间冰期持续的时间更长。 在这三千万年里，二氧化碳的浓度引发了足够的变暖，足以融化格陵兰岛的大部分冰。
如今，我们的大气中二氧化碳含量是 MIS 11 时的 1.5 倍，约为百万分之 420，浓度每年都在上升。 二氧化碳吸收热量，使地球变暖。 正如世界现在所看到的那样，大气中过多的二氧化碳会导致全球温度升高。
过去十年，随着温室气体排放量持续上升，人类经历了有记录以来最温暖的八年。 根据初步数据，2023 年 7 月是有记录以来最热的一周。 这样的热量会融化冰盖，而冰的流失进一步使地球变暖，因为黑色的岩石吸收了曾经反射的明亮的白色冰雪的阳光。
七月午夜，融水沿着蜿蜒的河道倾泻到格陵兰冰盖上。 保罗·比尔曼
即使明天每个人都停止燃烧化石燃料，大气中的二氧化碳含量仍将在数千至数万年内保持在较高水平。 这是因为二氧化碳需要很长时间才能进入土壤、植物、海洋和岩石。 我们正在创造有利于长期温暖的条件，就像 MIS 11 一样。
除非人们大幅降低大气中二氧化碳的浓度，否则我们发现的格陵兰岛过去的证据表明，该岛的未来将基本上没有冰。
我们可以采取一切措施减少碳排放并封存大气中已有的碳，这将增加格陵兰岛更多冰幸存的机会。
另一种世界可能看起来很像 MIS 11，甚至更极端：地球温暖，冰盖缩小，海平面上升，海浪翻滚着迈阿密、印度孟买和意大利威尼斯。
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